يشير بحث جديد إلى أن الموجات فوق الصوتية قد تكون لها القدرة على معالجة مجموعة من المواد الكيميائية الضارة. المعروفة باسم PFAS للتخلص منها في المياه الجوفية الملوثة.
تم اختراع المواد البيرفلوروالكيل والبولي فلورو ألكيل، المعروفة أيضًا باسم “المواد الكيميائية إلى الأبد”. منذ ما يقرب من قرن من الزمان. وكانت تستخدم على نطاق واسع في صناعة منتجات مثل أواني الطهي والملابس المقاومة للماء وأدوات العناية الشخصية.
مشكلات التعرض لـPFAS
اليوم يدرك العلماء أن التعرض لـ PFAS يمكن أن يسبب عددًا من المشكلات الصحية للإنسان مثل العيوب الخلقية والسرطان.
ولكن نظرًا لأن الروابط الموجودة داخل هذه المواد الكيميائية لا تتحلل بسهولة، فمن الصعب جدًا إزالتها من البيئة.
وقد دفعت هذه الصعوبات الباحثين في جامعة ولاية أوهايو إلى دراسة كيفية عمل التحلل بالموجات فوق الصوتية. وهي عملية تستخدم الصوت لتحليل المواد عن طريق تفكيك الجزيئات التي تتكون منها. ضد أنواع وتركيزات مختلفة من هذه المواد الكيميائية.
معالجة المركبات الصغيرة الصعبة
من خلال إجراء تجارب على مخاليط مصنوعة في المختبر تحتوي على ثلاثة مركبات مختلفة الحجم من سلفونات الفلوروتيلومير. مركبات PFAS التي توجد عادة في رغاوي مكافحة الحرائق، أظهرت نتائجهم أنه على مدى ثلاث ساعات. تحلل المركبات الأصغر حجما بشكل أسرع بكثير من المركبات الأكبر حجما. وهذا على النقيض من العديد من طرق علاج PFAS الأخرى التي يكون فيها علاج PFAS الأصغر أكثر صعوبة.
وقالت المؤلفة المشاركة في الدراسة ليندا ويفرز، أستاذة الهندسة المدنية والبيئية والجيوديسية في جامعة ولاية أوهايو: “لقد أظهرنا أنه يمكن معالجة المركبات الصغيرة الصعبة. وبشكل أكثر فعالية من المركبات الأكبر” . “وهذا ما يجعل هذه التكنولوجيا ذات قيمة حقيقية”.
استخدام الموجات فوق الصوتية
واحدة من الدراسات القليلة فقط التي تبحث في كيفية استخدام الموجات فوق الصوتية لتخليص محيطنا من المواد الكيميائية السامة لـ PFAS.
كذلك تعد هذه الورقة امتدادًا لبحث سابق أجراه Weavers والذي حدد أن نفس التكنولوجيا يمكن أيضًا أن تؤدي إلى تحليل المستحضرات الصيدلانية في الصنبور البلدي، ومياه الصرف الصحي.
وقال ويفرز: “إن مركبات PFAS فريدة من نوعها لأن العديد من تقنيات التدمير التي نستخدمها في الهندسة البيئية للمركبات الأخرى التي يصعب إزالتها لا تعمل معها”. “لذلك نحن بحاجة حقًا إلى تطوير مجموعة من التقنيات لمعرفة أي منها قد يكون مفيدًا في تطبيقات مختلفة”.
على عكس طرق التدمير التقليدية الأخرى التي تحاول تحطيم PFAS عن طريق تفاعلها مع مواد كيميائية مؤكسدة. تعمل الموجات فوق الصوتية على تنقية هذه المواد عن طريق إصدار صوت بتردد أقل بكثير من التردد المستخدم عادة في التصوير الطبي. كما يقول ويفرز.
موجة الضغط المنخفضة
تعمل موجة الضغط المنخفضة الموجات فوق الصوتية على ضغط المحلول وتفكيكه. مما يؤدي بعد ذلك إلى إنشاء جيوب من البخار تسمى فقاعات التجويف.
وقال ويفرز: “عندما تنهار الفقاعات. فإنها تكتسب الكثير من الزخم والطاقة التي تضغط ثم تزيد من الضغط. مما يؤدي إلى تسخين الفقاعة”.
تحطيم روابط الكربون والفلور المستقرة
مثل غرف الاحتراق القوية. يمكن أن تصل درجات الحرارة داخل هذه الفقاعات الصغيرة إلى ما يصل إلى 10000 كلفن. وهذه الحرارة هي التي تحطم روابط الكربون والفلور المستقرة التي تتكون منها PFAS وتجعل المنتجات الثانوية غير ضارة بشكل أساسي. ولسوء الحظ، يمكن أن تكون طريقة التحلل هذه مكلفة وتستهلك الكثير من الطاقة، ولكن مع وجود خيارات قليلة أخرى. قد يكون ذلك أمرًا يحتاج الجمهور إلى التفكير في الاستثمار فيه لحماية المياه الجوفية لأغراض الشرب والاستخدامات الأخرى. كما يقول ويفرز.
اقرأ أيضا:
كيف يمكن تجنب استخدام المواد الكيميائية السامة؟
المصدر: مجلة الكيمياء الفيزيائية